刚开始这位年轻人的研究之路并不顺利——因为设备缺乏合乎要求的安装场地,重新建房花了3年多时间,这意味着,徐磊在中科院金属所攻读博士研究生期间,一直没有获得质量合格的粉末。

徐磊告诉记者,整个研究磕磕碰碰,不尽理想,一直到他博士毕业答辩,设备也没安装好。2007年毕业,他不得不到南京找了一家汽车公司工作。

一年后,设备安装成功的消息传来,徐磊立即辞职回到中科院金属所,“我只有一个念头,是时候继续我当初想做而未能做成的研究工作了!”

“艺高人胆大”

氢泵涡轮在零下253摄氏度高速旋转工作,承受巨大载荷,粉末冶金制备的钛合金材料性能,能否满足应用要求,是项目面临的第一个挑战。

杨锐告诉记者,那段时间,他和团队成员加班加点工作,在短时间内完成了母合金、电极、制粉、包套、热等静压、样品加工、性能测试全过程,并通过反复试验优化参数。

“这个过程中,大家的齐心协力和相互配合至关重要。”杨锐说,研究部副主任刘羽寅、研究员雷家峰等分头安排落实,对工作按计划进度完成也起到了重要保障作用。

这其中,低温力学性能测试环境苛刻,要求很高,当时全国只有中科院理化技术研究所低温中心具有相关条件和资质,该中心负责人李来凤曾在金属所获得硕士学位,他一接到请求即全力协调加班测试。

“这些,都给我们团队及时获得性能数据,提供了极大的帮助。”杨锐说。

测试结果表明,制备的粉末合金性能稳定地高于技术指标要求,良好的开局给予了团队极大的鼓舞。

杨锐告诉记者,当时有4个团队参加项目竞争,但答辩的时候两个团队临时撤出,最终他所在的科研团队以较扎实的工作基础和详尽的研究方案胜出。

尽管拿到了项目,但杨锐团队第一次开展粉末冶金部件研究,公开文献上只见大致轮廓和最终结果,对关键技术和工艺过程只字不提,研制难度可想而知。

“这个项目名义上的研究周期是5年,但用户需要尽快开展一系列试验,而手上无试验件可用,正‘等米下锅’,因此沟通时对进度要求很紧。”杨锐说。

据他介绍,氢泵涡轮属于闭合空腔结构,内部无法进行机加工,对成形后的尺寸精度要求很高,而粉末致密化时体积收缩高达30%,控制复杂形状轮廓尺寸的难度极大——这是项目遇到的最大技术障碍,如果完全依靠一轮一轮反复实验优化尺寸,成本极高,且时间上不允许。

那时,杨锐正作为首席科学家承担材料计算设计的一个“973”项目,团队在材料计算模拟方面有较好积累。

徐磊告诉记者,在着手部件成形试验之前,他和科研团队开展了大量的模拟计算,这对包套优化设计和快速逼近理论尺寸起到了至关重要的作用,有效减少了必需的实验验证轮次。这也让大幅度压缩研制周期成为可能。

徐磊说,涡轮的空腔是靠放置内部型芯实现的,若采用硬质型芯,虽然有利于高温成形时控制尺寸,但冷却时易将部件内部结构撑裂。若采用软质型芯,虽然可避免裂纹,但尺寸控制难上加难。

“所谓‘艺高人胆大’,这时候就体现出来了。”徐磊说,科研团队由于掌握了计算模拟成形过程的关键技术,他们对尺寸控制的能力显著增强,于是便采用了软质型芯方案,成功解决了尺寸精度与成形开裂的矛盾。

最终,他们攻克了相关核心技术难题。

时任国家973计划顾问专家组组长周光召院士在听取了项目进展与成果汇报后,认为该项目在强化原理性研究基础上,发挥计算模拟指导作用,攻克了重大技术难关,具有示范意义。

经他亲自推荐,攻关团队负责人杨锐获2010年度周光召基金会应用科学奖。

2016年,长征五号火箭首飞后,2017年4月攻关团队获五部委“长征五号运载火箭首次飞行任务突出贡献”团队奖,徐磊获“长征五号运载火箭首次飞行任务突出贡献”个人奖。

“这不只是我们个人努力的结果,背后一代又一代人的积累不可或缺。”杨锐说,他以涡轮去除型芯所采用的选择性腐蚀技术为例,中科院金属所腐蚀科学与技术实力享誉世界。得益于这种多学科综合实力,科研团队才能很快解决这个难题,并在董俊华研究员等人的帮助下优化方案,缩短了核心部件的制造周期。

在攻克这些核心技术难题的基础上,杨锐带领团队在一年半内制造出了合格的氢泵涡轮样件,为氢氧发动机研制提供了有力支撑。

后来的故事,很多人都知道,中国又一枚大火箭奔向苍穹,而火箭发射幕后的,包括杨锐在内的基础研究以及应用基础研究的科研人员,则又坐回了冷板凳,开始下一个攻关。返回搜狐,查看更多

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